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Gelenmkige Übergabegerät für pumpbare Medien, insbesondere für Flüssigkeiten
tiefer Temperaturen Die Erfindung betrifft ein gelenkige Übergabegerät für pumpbare
Medien, insbesondere zuir Verwertung in Tankschifflöschanlagen, mit einer an eine
ortfeste Rohrleitung angeschlossene Steigleitung, die an ihrem oberen Ende in einen
verschwenkbaren Rohrausleger übergeht, einem in Rohrausleger beweglich angeschlossenen
Rohrrüssel, der an seinem unteren Ende Mittel für den Anschluß an Füll- oder Enleerungsstutzen
trägt und einer Gewichtsausgleichsanordnung für das Auslegersystem.
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Aufgabe einer derartigen Übergabeeinrichtung ist es, eine Verbindung
zwischen einer ortfesten Rohrleitung und dem Füllstutzen eines Tankschiffes herzustellen,
wobei die Übergabeeinrichtung mit ihrem Rüsselende einen von der Schiffsgröße, der
Veränderung der Tauchtiefe während des Be- und Entladevorganges und der Tide abhängigen
Bereich erfassen muß. Die Dimensionen dieses Bereiches bestimmen die Länge der steigleitung,
des Rohrauslegers und des Rohrrüssels.
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Bei den durch DAS 1 182 159, die DOS 1 431 658 und das britische Patent
918 575 bekannten Einrichtungen ruht einmal das gesamte Gewicht des Auslegersystems
auf der mediumführenden Steigleitung und wird über deren oberes Anschlußgelenk in
diese eingeleitet, zum anderen sind die weiteren
mediuführenden
Teile, d.h. der Rohrausleger und der Rohrrüssel je nach der Stellung des Auslegersysteme
erheblich auf Biegung beansprucht. Diese Belastungen bedingen, daß die medienführenden
Teile zum Teil und die auf Biegung beanspruchten Drehgelenke wesentlich starker
dimensioniert werden müssen als es allein aus dem maximalen Förderdruck des Medium
erforderlich wäre.
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Dies gilt auch für eine durch das deutsche Gebrauchsmuster Plr. 1
S73 719 (England Nr. 1 0,) 643, frarikreich Nr. 1 396 668) bekannnte Übergabeeinrichtung,
wenngleich diese bereits einen von den Biegemomenten des Gewichtsausgleich, freien
Rohrausleger aufweist. Allerdings sind hier, wie auch bei der Ausführung nach der
britischen Patentschrift -Nr. 913 575 noch die aus den, Lenkerparailelogramm sich
ergebenden von der Stellung des Auslegersystets abhängigen Knickkräfte zu beachten.
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Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine gelenkige Übergabeeinrichtung
zu schaffen, die zum Umschlag von Flüssigkeiten tiefer Temperaturen, insbesondere
von verflüssigtem Erdgas mit einer Temperatur von etua 1300 C geeignet ist.
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Die bekannten Übergabegeräte konnten sich hierfür bisher aus mehreren
Gründen nicht durchsetzen.
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Zun@cht müssen alle mit dem Medium in Berührung kommenden Teile der
Übergabeeinrichtung aus hochwertigen Edelstahl gefertigt sein, damit das Übergabegerät
auf die Dauer der chemischen und physikalischen Eigenschaften des Mediums gewachsen
ist. Dies hat zur Folge, daß die Rohrleitungsteile der Übergabeeinrichtung, die
aufgrund der auf ihnen lastenden Beanspruchungen des auslegersystems, zu denen noch
von außen wirkende Kräfte, beispielsueise der Winddruck
kommen,
besonders dickwandig ausgeführt sind, erheblich teurer werden, als Rohrleitungsteile,
die allein nach Innendruck und Fördermenge dimensioniert sind.
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Schwierigkeiten bereitet auch das Problem des Abdichtung der Drehgelenke,
da es nur wenige Werkstoffe gibt, die bei den Betribstemperaturen von etwa -180°
C noch einsetzbar und ausreichend elastisch sind. Besonders bei auf Biegung beanspruchten
Drehgelenken, bewirkt die aus der Biegebeanspruchung resultierende Verkantung des
Drehgelenkers eine über den Umfang ungleichmäßige Änderung des Dichtungsspaltes,
die sich ungünstig auf die Beherrschung des Dichtungsproblems auswirkt.
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Schließlich haben Versuche gezeigt, daß sich beim Betrieb einer Übergabeeinrichtung
fdr flüssiges Erdgas auf den Rohrleitungsteilen und Gelenken eine 3 bis 5 cm dicke
Eisschicht bildet, die dem Gerät unter Umständen die Gelenkigkeit nimmt und außerdem
eine zusätzliche Gewichtsbelastung darstellt.
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Die heute üblichen relativ großen Übergabeeinrichtungen weisen zum
Ausführen der Dreh- und Schwenkbewegungen Hydraulische Stelivorrichtungen auf, die
bei der Ausfahrung nach dem britischen Patent 918 575 beispielsweise an der Steigleitung
ausgeschweißt sind. Auch bei den meisten anderen Ausführen greifen irgendwo an den
mediumführenden Rohrleitungen hydraulische Stelleinheiten -an. Diese Stelleinheiten,
einer die zum Teil sehr große Kräfte aufgebracht werden müssen, bilden Kältebrücken
und kühlen sich während des Betriebes auf eine Temperatur ab, die weit unter der
für ein Hydrauliksystem zulässig liegt, so daß eine hydrat lische Betätigung de4r
Stelleinheiten nicht mehr möglich ist.
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Zur Beseitigung der dargestellten Schwierigkeiten wird daher erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß ein mit der Gewichtsausgleichsanordnung versehenes, tragendes
Auslegersystem bestehend aus einem auf einem Sockel ruhenden verschwenkbaren Auslegerarm
und einem am Ende des Auslegerarmes gelenkig befestigten Rüsselarm vorgesehen und
daß der an die im Sockel hochgeführte Steigleitung angeschlossene Rohrausleger im
Auslegerarm und der Rohrrüssel im Rässelarm- mehrfach gelagert ist.
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Es wird dadurch eine Trennung der für die Mediumführung und für die
Statik des Gewichtsausgleiches erforderlichen Maßnahmen erreicht, die es nun gestattet,
die Konstruktion und Msterialauswahl des tragenden gewichtsausgeglichenen Auslegersystenis
nach den Regeln der Statik und die mediumfährenden Teile nach den Erfordernissen
der cheluischein und physikalischen Eigenschaften des Medium, des Förderdruckes
und der Fördermenge jeweils optimal zu gestalten.
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Eine Weiterenwicklung der Erfindung sieht vor, daß die ortsfesten
Dreh- und Schwenkachsen des Auslegerarmes mit den ortsfesten Dreh- und Schwenkachsen
des Rohrauslegers zusammenfallen.
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Der mediumfährende Teil ist also im tragenden Ausleger system im Schnittpunkt
der vertikalen Prehachse mit dem Schnittpunkt der horizontalen Schwenkachse fest
aufgehängt.
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In der übrigen Gestaltung des Gesamtsystems sind natürlich Maßnahmen
erforderlich, die den der auftretenden Temperaturdif£erenz von etwa + 50°2C bis
--200 C entsprechenden relativen Längenänderungen gerecht werden. Es ist daher vorgesehen,
daß die Steileitung an ihrem oberen Ende im
oberen Ende des Sockels
aufgehängt ist und unterhalb dieser Aufhängung Mittel, beispielsweise ein Rohrleitungskompensator,
vorgesehen sind, die eine temperaturabhängige Längenänderung der Steigleitung gestatten.
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Das horizontale Verdrehen des Auslegersystems wird dabei dadurch gesichert,
da ein Drehgelenk unterhalb der Aufhängung in der Steigleitung angeordnet ist.
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Bevorzugt wird eine Weiterentwicklung der Erfindung, die sich dadurch
auszeichnet, daß der Auslegerarm aus zwei parallel zun Rohrausleger verlaufenden
Trägern besteht, die im Abstand der Länge einer starr am oberen runde des RL'tsselarmes
in dessen Verlängerung vorgesehenen Schwinge über diese Schwingc und am ortsfesten
Schwenkpunkt des unteren Trägers des Auslegerarmes über einen Lenker gelenkig untereinander
zu einem Lenkerparallelogramm verbunden sind, wobei der obere Träger iiber seinen
hinteren Anlenlcpunkt hinaus verlängert und als Biegeträger ausgebildet ist und
an seinen hinteren Ende ein Gegengewicht trägt, und daß der in dem unteren Träger
verlaufende Rohrausleger z-wischen seinen Endgelenken am oberen Träger pendelnd
gelagert ist. Ein wesentlicher Vorteil dieser Weiterentwicklung, die in den Abbildungen
ausführlich beschrieben ist, besteht darin, daß der Gewichtsausgleich einer ein
einziges Gegengewicht erfolgen kann.
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Eei der konstruktiven Gestaltung der Übergabegeräte für sehr kalte
Medien sind, wie bereits festgestellt, die auftretenden Längenänderungen zu beachten.
Sie bewirken beispielsweise daß sich die Länge des Rohrauslegers sowie die Länge
des Rohrrüssels verkürzen, während die Länge des Auslegerarmes und des Rüsselarmes
annähernd konstant bleibt. Um nun sicherzustellen, daß die Beweglichkeit des
gesamten
Systems erhalten bleibt, kann man den mediumführenden Teil mit dem tragenden Teil
im Gelenk zwischen Ausleger und Rüssel derart miteinander verbinden, daß die Gelenkachse
des Rohrrüssels mit der Gelenkachse des Rüsselarmes zusammenfällt, wobei dann in
der Rohrleitung und zwar im Rohrausleger wie auch im Rohrrüssel Rohrleitungskompensatoren
vorgesehen sein müssen. Rohrleitungskompensatoren lassen sich allerdings erfindungsgemaß
dadurch vermeiden, daß der Rohrausleger mit Ausnahme seines ortsfesten Verschwenkgelenkes
im Auslegerarm der temperaturabhängigen Längenänderung entsprechend verschieblich
gelagert und daß zwischen dem Ende des Rohrrüssels und dem Rüsselarm ein an beiden
gelenkig befestigt-er Verbindungslenker vorgesehen ist. Die beiden Gelenke des Verbindungslenlçer
bilden dabei mit dem oberen Gelenk des Rohrrüssels und dem oberen Gelenk des Rüsselarmes
ein genlenkiges Viereck, bei dem die durch das Gelen des Rohrsessels und das Gelenk
des Rüsselarmes bestimmte vierte Seite längenveränderlich ist.
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Die Auflängerungen der mediumführenden Rohrleitungsteile im tragenden
Auslegersystem könnte als Kältebrücken wirken, es ist daher gemäß einer Weiterentwicklung
der Erfindung vorgesehen, daß die die mediumführenden $Rohrleitungsteile mit dem
Sockel und dem Auslegersystem verbindenden Elemente zumindest teilweise aus einem
kältedämmenden Werkstoff, d.h. einem Werkstoff geringer Wärmeleitfähigkeit bestehend.
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Um zu verbinder, daß sich auf den mediumführenden Rohrleitungsteilen
eine Eisschicht bildet, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
daß die Steigleitung, der Rohrausleger und der Rohrrüssel mit einer Wärmeisolierung
versehen sind. Damit kann das Gerät im wesentlichen eisfrei gehalten werden.
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In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
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Es zeigt: Figur 1 ein Übergabegerät in der Seitenansicht Figur 2 eine
Draufsicht auf Figur 1 Figur .3 eine Seitenansicht von Figur 1 im Schnitt A-A Figur
4 den Ausschnitt F aus Figur 1 in vergrößertem Maßstab Figur 5 einen Schnitt D-D
durch Figur 1 Figur 6 links der eingezeichneten Trennlinie einen Scllnitt C-C durch
Figur 1 Figur 7 einen Schnitt E-E durch Figur 1 Figur 8. de-n Übergang des Rohrauslegers
zum Rohrrüssel mit waagrecht ausgeschwenktem Rohrrüssel Figur 9 einen Schnitt B-B
durch Figur 1 in vergröBJerter Darstellung Das in Figur 1 dargestellte gelenkige
Übergabegerät weist als mediumführende Teile eine an eine ortsfeste Rohrleitung,
die nicht dargestellt ist, angeschlossene Steigleitung 1, einen Rohrausleger. 2
und einen Rohrrüssel 3 auf.
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Ain Ende des Rohrrässels 3 sind Mittel 4 für den Anschluß an Füll-
oder Entieerungsstutzen vorgesehen. Der Verlauf der mediumführenden Teile ist durch
eine strichpunktierte Linie 5 hervorgehoben.
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Am unteren Ende der Steigleitung 1, deutlich dargestellt in Figur
4, ist ein Krümmer 6 angesetzt, an dem ein führungszapfen 7 befestigt ist. Dieser
Führungszapfen 7 ist in einer auf dem Fundament 9 angeordneten Führung 8 vertikal
verschieblich gelagert, uifl eine den Temperaturveränderungen entsprechende Längenänderung
der Steigleitung zu ermöglichen. Die Verbindung des Krümmers 6 mit der Steigleitung
i erfolgt über eine Drehverbindung 10. Die vertikale Verscheblichkeit des Führungszapfen
7 in der Führung 8 wird nun derart bemessen, daß die für den Ausbau der Drehverbindung
10
oder deren Dichtungselemente erforderliche Absenkung des Krümmers 7 vorhanden ist.
Damit werden die Wartungsarbeiten wesentlich erleichtert.
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Die Steigleitung 1 ist an ihrem oberen Ende in einem Sockel 13, der
alle Teile des Gerätes trägt hier über einen Hitnehmerzapfen 30 aufgehängt. Der
Sockel 13 selbst ist durch einen Drehkranz in einen unteren feststehenden und einem
oberen verdrehbaren Teil geteilt.
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Die Aufhängung der Steigleitung 1 ist im drehbaren Teil des Sockels
13 angeordnet und inFigur 5 übersichtlich dargestellt. Die an der Steigleitung 1
angesetzte mit nehmerzapfen 30 sind in Mitnehmerlagern 31 des Sockels 13 gelagert.
Sie tragen nicht nur das Gewicht der Steigleitung 1 sondern übertragen auch die
Drehbeweung.en des Sockels 13, erzeugt beispielsweise durch einen nicht dargestellten
hydraulischen Stellmotor, auf den über der Drehverbindung 10 liegenden drehbaren
Teil der Steigleitung 1.
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Die Aufhängung der Steigleitung 1 muß natürlich so nah wie möglich
am Übergang von der Steigleitung 1 zum Rohrausleger 2 über die Drehverbindung 11
sein, damit durch Temperaturdifferenzen bedingte Längenänderungen ohne ifluß auf
die Lage der Schwenkachse bleiben.
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Der Rohrausleger 2, der an seinem Ende über eine weitere Drehverbindung
12 in den Rohrrüssel 3 (Figur 8) übergeht wird mit dem Ro-hrrüssel- 3 von einem
tragenden gewichtsausgeglichenen Auslegersystem getragen. Dieses besteht aus dem
Auslegerarm 15/16, der aus zwei parallel. übereinander verlaufenden Trägern, einem
unteren Träger 15 und einem oberen -Träger .16 zusammengesetzt ist. Diebe Träger
15,16 bilden zusammen mit einer Schwinge 18 und einem Lenker,19
ein
Lenkerparallelogramm.. -Der obere- Träger 1-6 ist über seinen hinteren Anlenkpunkt
hinaus verlängert und trägt an dieser Verlängerung 21 ein Gegengewicht 22.
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In Figur 6 ist die Lagerung des Rohrauslegers 2 mit Auslegerarm 15/16
in zwei Varianten dargestellt. Die links der Trennlinie 38 liegende Darstellung
zeigt, daß er Rohrausleger 2 über ein Verbindungsglied 32 und eine tu-fhängung 25
pendelnd am-oberen Träger 16 aufgehängt ist.
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Die rechts der Trennlinie 38 dargestellte Ausführungsform.
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zeigt den Rohrausleger 2 im unteren Träger 15 gelagert, wobei ein
Lagerelement 33 vorgesehen ist, welches eine Relativbewegung parallel zum Rohrausleger
2 zwischen Rohrausleger 2 und unterem Träger 15 gestattet.
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Zur Sicherung der Lage des oberen Endes der Steigleitung 1 und zur
Entlastung der Drehverbindung 11 -ist der Rohrausleger 2 dicht bei dieser Drehverbindung
11 durch ein weiteres Pendellager 24 getragen.
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Der Rohrrüssel 3 ist im Rüsselarm 17 über pendelnde Aufhängungselemente
27 verschieblich gelagert und an seinem unteren Ende über einen Verbindungslenker
mit dem Rüsselarm gelenkig verbunden. Figur 2 zeigt u.a. die vorderen Gelenke 23
zwischen Auslegerarm und Rüsselarm 17.
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Figur 7 ist ein Schnitt durch den Rüsselarm 17 und den Rohrriissel
3 und zeigt weitere Verbindungsglieder 34 zwischen dem Rohrrüssel 3 und den Aufhängungselementen
27. Mit 35 ist die- Wärmeisolierung angedeutet. Zur Ve-rllinderung einer Kältebrücke
kann das Verüindungsglied 34 wie auch das Verbindungsglied 32 oder auch das Aufhängungselement
27 wie auch die Aufhängung 25 aus einem Werkstoff geringer Wärmeleitfähigkeit bestehen.
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Figur 9 zeigt einige konstruktive Einzelheiten, insbcsondere die Lage
der ortsfesten Drehachse 37 und der ortsfesten Schwenkachse 36. Dic Schwenlcachse
36 ist durch die Zapfen 20 bestimmt, die den Sockel 13 mit dem unteren Träger 15
verbinden.
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Die Drehachse 37 dagegen ist mit der der Drehverbindung 10 und der
des Drehkranzes 14 festgelegt.
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- Patentansprücvhe -